{"id":205662,"date":"2015-12-03T15:22:35","date_gmt":"2015-12-03T17:22:35","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=205662"},"modified":"2015-12-03T15:22:35","modified_gmt":"2015-12-03T17:22:35","slug":"aceleraciones-cuanticas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/aceleraciones-cuanticas\/","title":{"rendered":"Aceleraciones cu\u00e1nticas"},"content":{"rendered":"

\"Bose_fruta\"L\u00c9O RAMOS<\/span>El f\u00edsico Philippe Courteille y sus colaboradores en el Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) est\u00e1n construyendo un instrumento destinado a medir con alta precisi\u00f3n el efecto de la fuerza de gravedad de la Tierra sobre el denominado condensado de Bose-Einstein, que son nubes microsc\u00f3picas compuestas por alrededor de 100 mil \u00e1tomos de estroncio que se conservan a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 o<\/sup>C). Este dispositivo \u2013un grav\u00edmetro at\u00f3mico\u2013 permitir\u00eda la obtenci\u00f3n en tiempo real de la intensidad de la fuerza gravitatoria a escala microsc\u00f3pica, algo que a\u00fan no se ha medido en forma adecuada. Existen otros instrumentos similares en el mundo, con una sensibilidad igualmente suficiente para medir fuerzas gravitatorias en esa escala. Pero \u00e9stos tan s\u00f3lo detectan el desplazamiento de los \u00e1tomos una vez que ocurri\u00f3 y no logran estudiarlo en vivo, tal como prometen los investigadores de S\u00e3o Carlos. Seg\u00fan los cient\u00edficos, el nuevo grav\u00edmetro tendr\u00e1 aplicaciones pr\u00e1cticas y en f\u00edsica b\u00e1sica.<\/p>\n

Otros experimentos con grav\u00edmetros at\u00f3micos \u2013algunos ya realizados y otros en curso\u2013 midieron la fuerza gravitatoria a escalas microsc\u00f3picas. De todas maneras, todav\u00eda no se alcanz\u00f3 el mismo grado de precisi\u00f3n obtenido para las dem\u00e1s fuerzas fundamentales de la f\u00edsica. \u201cExisten teor\u00edas que prev\u00e9n que la ley de la gravedad de Newton puede que no sea v\u00e1lida para distancias menores a algunos micrones\u201d, comenta Courteille. La ley de la gravedad establece que la fuerza de atracci\u00f3n entre dos cuerpos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos y explica muy bien lo que se observa en el mundo macrosc\u00f3pico. \u201cTal vez sea necesario realizar modificaciones en esa ley de atracci\u00f3n para explicar lo que ocurre a nivel microsc\u00f3pico\u201d, dice el f\u00edsico.<\/p>\n

Las aplicaciones pr\u00e1cticas del nuevo grav\u00edmetro depender\u00e1n de su sensibilidad. Si la misma fuera lo suficientemente elevada, el dispositivo podr\u00eda emplearse para mapear reservas de petr\u00f3leo y de minerales. Courteille a\u00fan no est\u00e1 en condiciones de establecer el grado exacto de sensibilidad que podr\u00eda alcanzar su instrumento, pero estima que ser\u00eda capaz de superar a los mejores grav\u00edmetros comerciales de alta precisi\u00f3n, que utilizan haces de luz l\u00e1ser para medir la aceleraci\u00f3n de la gravedad que act\u00faa sobre un peque\u00f1o espejo en ca\u00edda libre en el vac\u00edo. Los geof\u00edsicos utilizan ese tipo de dispositivo para mapear reservas con valor econ\u00f3mico en el subsuelo. Las variaciones m\u00ednimas en la aceleraci\u00f3n de la gravedad terrestre permiten detectar diferencias en las densidades de las rocas subterr\u00e1neas que indican la presencia de minerales.<\/p>\n

\"060-061_Bose-Einstein_233\"<\/a>Courteille ya tiene lista la pieza fundamental del grav\u00edmetro: la cavidad \u00f3ptica anular. Se trata de un tr\u00edo de peque\u00f1os espejos especiales que se acomodan en los v\u00e9rtices de un tri\u00e1ngulo, separados por alrededor de dos cent\u00edmetros uno del otro. Son esos espejos, cuidadosamente elaborados y dispuestos, los que garantizar\u00edan el \u00e9xito del futuro instrumento, seg\u00fan refieren art\u00edculos que se publicaron en las revistas Optic Express <\/em>y Laser Physics Letters<\/em>. Simulaciones por computadora que efectuaron Courteille y Romain Bachelard, del IFSC, en colaboraci\u00f3n con Marina Samoylova y Nicola Piovella, de la Universidad de Mil\u00e1n, en Italia, y Gordon Robb, de la Universidad de Strathclyde, en el Reino Unido, indican que la cavidad \u00f3ptica perfeccionar\u00e1 el funcionamiento del grav\u00edmetro por dos razones. La primera consiste en que la cavidad evitar\u00e1 que el l\u00e1ser que interact\u00faa con el condensado para medir su desplazamiento destruya a \u00e9ste \u00faltimo. La segunda se basa en que estabilizar\u00e1 las oscilaciones del condensado, torn\u00e1ndolas m\u00e1s regulares y previsibles. Los investigadores enviaron este a\u00f1o una solicitud de patente del dispositivo al Instituto Nacional de la Propiedad Intelectual (INPI).<\/p>\n

En ca\u00edda libre
\n<\/strong>Desde el final de los a\u00f1os 1990, los f\u00edsicos realizan experimentos utilizando \u00e1tomos fr\u00edos como grav\u00edmetros. Cuando se los enfr\u00eda hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, algunos tipos de \u00e1tomos pueden aglutinarse y formar el denominado condensado de Bose-Einstein. En \u00e9l, los \u00e1tomos cesan su actuaci\u00f3n como part\u00edculas individuales y comienzan a desplazarse todos juntos, formando una nube de \u00e1tomos id\u00e9nticos, donde los f\u00edsicos dicen que se comportan como una \u00fanica onda de materia. Varios grav\u00edmetros at\u00f3micos que se han construido hasta ahora miden c\u00f3mo se alteran las propiedades de esa nube de \u00e1tomos a medida que la misma se desplaza exclusivamente bajo el efecto de la gravedad. Para analizar solamente la acci\u00f3n de la fuerza de gravedad, los f\u00edsicos generan esa nube de \u00e1tomos en el interior de una c\u00e1mara de vac\u00edo y la dejan desplazarse verticalmente en direcci\u00f3n al suelo. En ese movimiento, similar al de un elevador en ca\u00edda libre, cayendo sin que nada lo frene, la \u00fanica fuerza actuante es la de la gravedad.<\/p>\n

En tanto, el grav\u00edmetro de Courteille funciona de un modo diferente, similar al que desarroll\u00f3 en 2005 el equipo del f\u00edsico Massimo Inguscio, de la Universidad de Florencia, en Italia. En el experimento que llev\u00f3 a cabo el italiano, el condensado de Bose-Einstein cae libremente hasta cierto punto. Cuando la aceleraci\u00f3n gravitatoria provoca que el condensado alcance determinada velocidad, el dispositivo interfiere con una onda lum\u00ednica creada por la sumatoria de dos haces de luz l\u00e1ser. En ese instante, el condensado recibe un impulso de la onda lum\u00ednica y pasa a desplazarse hacia arriba, en un proceso que se perpet\u00faa en forma indefinida. \u201cEs como si la onda de materia saltara sobre un trampol\u00edn\u201d, explica Courteille. \u201cLa frecuencia de los saltos depende de la aceleraci\u00f3n gravitatoria de la Tierra\u201d.<\/p>\n

Al utilizar los tres espejos para crear una cavidad \u00f3ptica, un espacio en el que los haces de luz l\u00e1ser quedan prisioneros, circulando casi indefinidamente, Courteille logr\u00f3 eliminar algunos problemas que presentaba el experimento italiano. El grav\u00edmetro de Inguscio empleaba un tercer l\u00e1ser para medir el desplazamiento del condensado que finalmente terminaba destruy\u00e9ndolo. En el esquema de Courteille, el ambiente se encuentra controlado y la luz del tercer l\u00e1ser, si bien interact\u00faa con el condensado, no lo desordena. Bajo la supervisi\u00f3n de Courteille, el f\u00edsico Raul Teixeira, quien realiza una pasant\u00eda de posdoctorado en el IFSC, est\u00e1 construyendo la c\u00e1mara de vac\u00edo del grav\u00edmetro y preparando el montaje de los l\u00e1seres y de la cavidad \u00f3ptica. \u201cSe trata de un gran desaf\u00edo t\u00e9cnico\u201d, dice Courteille. \u201cNos demandar\u00e1 al menos unos dos a\u00f1os hasta que podamos obtener resultados cient\u00edficos\u201d.<\/p>\n

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Proyectos
\n1.<\/strong> Desarrollo de sensores cu\u00e1nticos con \u00e1tomos ultrafr\u00edos (n\u00ba 2013\/04162-5<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Philippe Wilhelm Courteille (IFSC-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.988.250,00 (FAPESP \u2013 para la totalidad del proyecto).
\n2.<\/strong> Monitoreo continuo de las oscilaciones de Bloch en \u00e1tomos ultrafr\u00edos para su aplicaci\u00f3n en gravimetr\u00eda (n\u00ba 2014\/12952-9<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca en Brasil \u2013 Posdoctorado; Beneficiario Raul Celestrino Teixeira; Investigador responsable<\/strong> Philippe Wilhelm Courteille (IFSC-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 177.860,00 (FAPESP).<\/p>\n

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Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>SAMOYLOVA, M. et al<\/em>. Synchronization of Bloch oscillations by a ring cavity.<\/a> Optics Express<\/strong>. v. 23, n. 11. 28 may. 2015.
\nSAMOYLOVA, M. et al<\/em>. Mode-locked Bloch oscillations in a ring cavity.<\/a> Laser Physics Letters<\/strong>. v. 11, n. 12. 12 nov. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Nubes de \u00e1tomos fr\u00edos pueden medir variaciones de la fuerza de gravedad","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[103],"class_list":["post-205662","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205662","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=205662"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205662\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=205662"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=205662"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=205662"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=205662"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}